人机共驾多模式切换控制器、应用该控制器的转向系统及多模式切换控制方法技术方案

本发明专利技术公开了人机共驾多模式切换控制器、应用该控制器的电液混合动力转向系统及多模式切换控制方法。多模式切换控制器包括传感器检测模块、多模式切换判定模块、驾驶员疲劳判定模块、模糊监督器模块、自动驾驶转向控制模块、助力转向控制模块、回正转向控制模块；针对电液混合动力转向系统的三种工作模式，设计了基于神经网络动态面控制的自动转向控制器、基于自抗扰控制的手动转向助力控制器和基于模糊PID控制的手动转向回正控制器；确定了驾驶员取得转向控制权的条件以及各控制模式之间切换的条件；为了保证各模式之间切换的稳定性，设计了模式切换时的模糊监督控制器。设计了模式切换时的模糊监督控制器。设计了模式切换时的模糊监督控制器。

【技术实现步骤摘要】
人机共驾多模式切换控制器、应用该控制器的转向系统及多模式切换控制方法


[0001]本专利技术属于汽车转向控制
，尤其涉及一种人机共驾多模式切换控制器、应用该人机共驾多模式切换控制器的电液混合动力转向系统以及人机共驾多模式切换控制方法。

技术介绍

[0002]智能化是全球公认的汽车“新四化”之一，美、日、德、法、韩等汽车发达国家都将其作为国家战略发展方向，我国也对智能汽车发展也作了战略性规划。由于路况复杂、环境多变，智能汽车要想实现真正意义上的无人驾驶还有很多问题需要解决，因此具有人机共驾特征的智能驾驶汽车是未来很长时间的主要发展方向。相对于乘用车，重型商用车的运行路线相对固定，工况相对简单，因此重型商用车更容易实现智能驾驶。商用车的智能驾驶离不开转向系统等执行部件，电液混合动力转向系统(EHHPS)是重型商用车实现智能驾驶最理想的转向执行部件。
[0003]目前多模式转向切换大多是直接使用状态机模型，在切换过程中已发生控制电压的剧烈变化，容易造成乘员的不舒适，并且切换条件未考虑人机共驾，尤其是驾驶员疲劳，会在具有自动驾驶功能的车辆本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种人机共驾多模式切换控制器，其特征在于，包括传感器检测模块、多模式切换判定模块、驾驶员疲劳判定模块、模糊监督器模块、自动驾驶转向控制模块、助力转向控制模块、回正转向控制模块；所述自动驾驶转向控制模块内置神经网络动态面控制器，输入自动驾驶时的期望方向盘转角与实际的方向盘转角θ
h
，输出电机的自动驾驶转向控制电压u1；所述助力转向控制模块内置自抗扰控制器，输入电机期望电流与实际的电机电流，输出电机的助力转向控制电压u2；所述回正转向控制模块内置模糊PID控制器，输入目标方向盘转角和实际的方向盘转角θ
h
，输出电机的回正转向控制电压u3；所述传感器检测模块用于检测方向盘手力矩T
h
、方向盘转角θ
h
、发动机转速ω、电机电压u、电机电流I、车速v、车辆加速度a、油门踏板力F；所述传感器检测模块的输出分别连接驾驶员疲劳判定模块、多模式切换判定模块、自动驾驶转向控制模块、助力转向控制模块、回正转向控制模块；所述驾驶员疲劳判定模块输出驾驶员的疲劳状态至多模式切换判定模块；所述多模式切换判定模块根据T
h
、θ
h
和驾驶员的疲劳状态输出flag信号，根据flag信号的变化输出工作模式切换指令至模糊监督器模块；根据T
h
、θ
h
、v和驾驶员的疲劳状态输出flag信号的方法：a、当所检测的方向盘手力矩T
h
小于(0.9—0.003θ
h
—0.002v)N或驾驶员疲劳状态判定为疲劳，将flag信号定为0；b、当方向盘手力矩T
h
与方向盘转速同向并且方向盘手力矩T
h
大于等于(0.9—0.003θ
h
—0.002v)N并且驾驶员状态判定为正常，将flag信号定为1；c、当方向盘手力矩T
h
与方向盘转速反向并且驾驶员状态判定为正常，将flag信号定为
‑
1；若flag信号未发生变化，则继续执行当前工作模式；若flag信号发生变化，则根据flag信号的变化情况设定相应的SIGN信号，模糊监督器模块根据SIGN信号执行工作模式的切换，flag信号的变化与SIGN信号的对应关系如下：若上一次检测得到的flag信号为0，当前检测得到的flag信号为1，设定此时的SIGN信号为1；若上一次检测得到的flag信号为0，当前检测得到的flag信号为
‑
1，设定此时的SIGN信号为2；若上一次检测得到的flag信号为1，当前检测得到的flag信号为0，设定此时的SIGN信号为3；若上一次检测得到的flag信号为1，当前检测得到的flag信号为
‑
1，设定此时的SIGN信号为4；若上一次检测得到的flag信号为
‑
1，当前检测得到的flag信号为1，设定此时的SIGN信号为5；若上一次检测得到的flag信号为
‑
1，当前检测得到的flag信号为0，设定此时的SIGN信号为6。根据SIGN信号进行工作模式切换指令的方法为：
若检测到SIGN信号为1、3；模糊监督控制器输出自动驾驶转向控制模式、助力转向控制模式的工作模式切换指令；若检测到SIGN信号为2、6；模糊监督控制器输出自动驾驶转向控制模式、回正转向控制模式的工作模式切换指令；若检测到SIGN信号为4、5；模糊监督控制器输出助力转向控制模式、回正转向控制模式的工作模式切换指令；所述模糊监督器模块内置模糊控制器，模糊控制器根据工作模式切换指令，由模糊控制器分别输出神经网络动态面控制器加权系数σ1、自抗扰控制器加权系数σ2和模糊PID控制器加权系数σ3并进行模糊控制，完成工作模式之间的平稳切换。2.根据权利要求1所述的一种人机共驾多模式切换控制器，其特征在于，自动驾驶转向控制模式、助力转向控制模式之间的模糊控制切换规则为：输入为目标局部控制器的原始输出u
i
与加权输出u
i
·
σ
i
的差值e和差值的变化率ec；e＝u
i
‑
u
i
·
σ
i
，e的基本论域定为[0,28]；模糊论域定为{0,5,10,15,20,28}；模糊子集为{ZO,PS1,PS2,PM1,PM2,PB}；ec的基本论域定为[0,100]；模糊论域定为{20,40,60,80,100}；模糊子集为{ZO,NM1,NM2,NM3,NB}；模糊切换控制器输出的基本论域为[0,1]；模糊论域为{0,0.2,0.4,0.6,0.8,1}；模糊子集为{ZO,PS1,PS2,PM1,PM2,PB}；系统的最终输出u＝σ1·
u1+σ2·
u2。3.根据权利要求1所述的一种人机共驾多模式切换控制器，其特征在于，自动驾驶转向控制模式、回正转向控制模式之间的模糊控制切换规则为：输入为目标局部控制器的原始输出u
i
与加权输出u
i
·
σ
i
的差值e和差值的变化率ec；e＝u
i
‑
u
i
·
σ
i
，e的基本论域定为[0,16]；模糊论域定为{0,3,6,9,13,16}；模糊子集为{ZO,PS1,PS2,PM1,PM2,PB}；ec的基本论域定为[0,100]；模糊论域定为{20,40...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐斌，任洋，江浩斌，许占祥，花逸峰，谢军，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：